JP6918069B2 - Power receiving device - Google Patents
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Description
開示される発明の一態様は、受電装置及び給電システムに関する。 One aspect of the disclosed invention relates to a power receiving device and a power feeding system.
様々な電子機器の普及が進み、多種多様な製品が市場に出荷されている。近年では、携帯
電話及びデジタルビデオカメラ等の携帯型の電子機器の普及が顕著である。また電力を基
に動力を得る電気自動車等の電気推進移動体も製品として市場に登場しつつある。
With the widespread use of various electronic devices, a wide variety of products are being shipped to the market. In recent years, portable electronic devices such as mobile phones and digital video cameras have become remarkably widespread. In addition, electric propulsion vehicles such as electric vehicles that obtain power based on electric power are also appearing on the market as products.
携帯電話、デジタルビデオカメラまたは電気推進移動体には、蓄電手段である蓄電装置(
バッテリ、蓄電池ともいう)が内蔵されている。当該蓄電装置の給電は、殆どが給電手段
である家庭用交流電源より直接的に接触させて行われているのが現状である。また蓄電装
置を具備しない構成または蓄電装置に給電された電力を用いない構成では、家庭用交流電
源より配線等を介して直接給電し動作させているのが現状である。
For mobile phones, digital video cameras, or electric propulsion mobiles, power storage devices (power storage devices)
It also has a built-in battery (also called a storage battery). At present, most of the power supply of the power storage device is directly contacted with a household AC power source which is a power supply means. Further, in a configuration that does not include a power storage device or a configuration that does not use the power supplied to the power storage device, the current situation is that power is directly supplied from a household AC power supply via wiring or the like for operation.
一方で非接触により蓄電装置の給電または負荷への給電を行う方式についての研究開発も
進んでおり、代表的な方式として、電磁結合方式(電磁誘導方式ともいう)(特許文献1
参照)、電波方式(マイクロ波方式ともいう)、磁界共鳴方式(共振方式ともいう)(特
許文献2及び特許文献3参照)が挙げられる。
On the other hand, research and development on a method of supplying power to a power storage device or a load by non-contact is also progressing, and as a typical method, an electromagnetic coupling method (also referred to as an electromagnetic induction method) (Patent Document 1).
(See), radio wave method (also referred to as microwave method), magnetic field resonance method (also referred to as resonance method) (see
特許文献2に示されるように、磁界共鳴方式の非接触給電技術においては、電力を受ける
側の装置(以下、受電装置という)及び電力を供給する側の装置(以下、送電装置という
)のそれぞれが、共鳴コイルを有している。また受電装置及び送電装置には、それぞれ電
磁誘導コイルが設けられている。送電装置における電源から共鳴コイルへの給電、及び、
受電装置における共鳴コイルから負荷への給電は、電磁誘導コイルを介して行われる。
As shown in
Power is supplied from the resonance coil to the load in the power receiving device via the electromagnetic induction coil.
送電装置の共鳴コイル及び受電装置の共鳴コイルは、特定の周波数で磁界共鳴現象が発現
するよう、それぞれの共振周波数(LC共振)が一致するよう設定されている。
The resonance coil of the power transmitting device and the resonance coil of the power receiving device are set so that their resonance frequencies (LC resonance) match so that the magnetic field resonance phenomenon appears at a specific frequency.
これら送電装置の共鳴コイル及び受電装置の共鳴コイルが対向し、磁界共鳴現象を起こす
ことにより、当該共鳴コイル間距離が離れている状態でも、効率の良い電力伝送が実現で
きる(非特許文献1参照)。
By causing the resonance coil of the power transmission device and the resonance coil of the power receiving device to face each other and causing a magnetic field resonance phenomenon, efficient power transmission can be realized even when the resonance coils are separated from each other (see Non-Patent Document 1). ).
ところが、蓄電装置への充電が進行すると、蓄電装置への充電電流が減少し、受電装置の
抵抗値が増大するという問題が生じる。
However, as charging of the power storage device progresses, there arises a problem that the charging current to the power storage device decreases and the resistance value of the power receiving device increases.
受電装置の抵抗値が増大することは、磁界共鳴現象にて電力伝送を行う共鳴コイル同士の
結合に多大な影響を与え、その結果、電力伝送効率が減少する恐れが生じる。例えば、受
電装置の抵抗値が増大することで、共鳴コイルのLC共振が維持できず、発現していた磁
界共鳴現象が起こらなくなる。
An increase in the resistance value of the power receiving device has a great influence on the coupling between the resonance coils that perform power transmission due to the magnetic field resonance phenomenon, and as a result, the power transmission efficiency may decrease. For example, as the resistance value of the power receiving device increases, the LC resonance of the resonance coil cannot be maintained, and the magnetic field resonance phenomenon that has been exhibited does not occur.
また非接触給電システムにおいて、電磁誘導コイル及び共鳴コイルを用いて、給電と同時
に送電装置及び受電装置間で通信を行うと、送電装置及び受電装置それぞれの情報が交換
できるので好適である。例えば、蓄電装置への充電完了した場合、蓄電装置への充電完了
という情報を受電装置から送電装置へ送信し、送電装置から受電装置への電力伝送を停止
させる。これにより、蓄電装置への過充電を防ぐことが可能である。
Further, in a non-contact power feeding system, if communication is performed between the power transmission device and the power receiving device at the same time as power feeding by using the electromagnetic induction coil and the resonance coil, it is preferable because the information of each of the power transmitting device and the power receiving device can be exchanged. For example, when the charging of the power storage device is completed, the information that the power storage device is fully charged is transmitted from the power receiving device to the power transmission device, and the power transmission from the power transmitting device to the power receiving device is stopped. This makes it possible to prevent overcharging of the power storage device.
しかしながら受電装置の抵抗値が増大すると、受電装置及び送電装置間で送信される変調
信号の変調度に影響が生じる。変調信号の変調度に影響が生じると、送電装置又は受電装
置の一方、又はその両方が受信した変調信号を読み取ることができず、その結果、送電装
置及び受電装置間で通信の安定性を確保できなくなるという恐れが生じる。
However, when the resistance value of the power receiving device increases, the degree of modulation of the modulated signal transmitted between the power receiving device and the power transmitting device is affected. When the degree of modulation of the modulated signal is affected, the modulated signal received by one or both of the power transmitting device and the power receiving device cannot be read, and as a result, the stability of communication between the power transmitting device and the power receiving device is ensured. There is a fear that it will not be possible.
以上を鑑みて、開示される発明の一様態は、蓄電装置への給電における電力伝送効率の減
少を抑制可能な給電システムを得ることを課題の一とする。
In view of the above, one of the problems of the disclosed uniform state of the invention is to obtain a power supply system capable of suppressing a decrease in power transmission efficiency in power supply to the power storage device.
また開示される発明の一様態は、給電と同時に行われる通信の安定性を確保可能な給電シ
ステムを得ることを課題の一とする。
Further, one of the problems of the disclosed invention is to obtain a power supply system capable of ensuring the stability of communication performed at the same time as power supply.
開示される発明の一様態は、共鳴コイルと、コンデンサと、電磁誘導コイルとを有するア
ンテナ部と、整流回路と、蓄電装置と、当該蓄電装置に流れる電流値を検出する電流検出
回路と、当該蓄電装置にかかる電圧値を検出する電圧検出回路とを有する充電回路部と、
当該検出された電流値及び電圧値を基に選択信号を生成する制御回路と、当該選択信号に
よりオン状態又はオフ状態となる複数のスイッチと、当該複数のスイッチのそれぞれに電
気的に接続された受動素子とを有する通信制御部と、を有することを特徴とする受電装置
に関する。
The uniform aspects of the disclosed invention are an antenna portion having a resonance coil, a capacitor, an electromagnetic induction coil, a rectifier circuit, a power storage device, a current detection circuit that detects a current value flowing through the power storage device, and the like. A charging circuit unit having a voltage detection circuit for detecting a voltage value applied to a power storage device, and a charging circuit unit.
A control circuit that generates a selection signal based on the detected current value and voltage value, a plurality of switches that are turned on or off by the selection signal, and electrically connected to each of the plurality of switches. The present invention relates to a power receiving device including a communication control unit having a passive element and a passive element.
開示される発明の一様態は、交流電源と、第1の電磁誘導コイルと、第1の共鳴コイルと
、及び第1のコンデンサとを有する送電装置と、第2の共鳴コイルと、第2のコンデンサ
と、第2の電磁誘導コイルとを有するアンテナ部と、整流回路と、蓄電装置と、当該蓄電
装置に流れる電流値を検出する電流検出回路と、当該蓄電装置にかかる電圧値を検出する
電圧検出回路とを有する充電回路部と、当該検出された電流値及び電圧値を基に選択信号
を生成する制御回路と、当該選択信号によりオン状態又はオフ状態となる複数のスイッチ
と、当該複数のスイッチのそれぞれに電気的に接続された受動素子とを有する通信制御部
と、を有する受電装置とを有することを特徴とする給電システムに関する。
The homogeneity of the disclosed invention is a power transmission device having an AC power supply, a first electromagnetic induction coil, a first resonance coil, and a first capacitor, a second resonance coil, and a second. An antenna unit having a capacitor, a second electromagnetic induction coil, a rectifying circuit, a power storage device, a current detection circuit that detects a current value flowing through the power storage device, and a voltage that detects a voltage value applied to the power storage device. A charging circuit unit having a detection circuit, a control circuit that generates a selection signal based on the detected current value and voltage value, a plurality of switches that are turned on or off by the selection signal, and a plurality of switches. The present invention relates to a power supply system comprising a communication control unit having a passive element electrically connected to each of the switches, and a power receiving device having the passive element.
蓄電装置への充電が進行すると、蓄電装置の抵抗値が増大し、受電装置全体の抵抗値が増
大する。これにより、電力伝送効率が減少してしまう。しかしながら、蓄電装置に流れる
電流値及び蓄電装置にかかる電圧値に基づき、通信制御部に設けられた受動素子のうち最
適なものを接続する。これにより、磁界共鳴現象にて電力伝送を行う共鳴コイル同士の結
合への影響を抑制し、送電装置及び受電装置間の電力伝送効率が常に最良の状態を維持す
ることができる。
As the charging of the power storage device progresses, the resistance value of the power storage device increases, and the resistance value of the entire power receiving device increases. This reduces the power transmission efficiency. However, the optimum passive element provided in the communication control unit is connected based on the current value flowing through the power storage device and the voltage value applied to the power storage device. As a result, it is possible to suppress the influence on the coupling between the resonance coils that perform power transmission due to the magnetic field resonance phenomenon, and to maintain the best power transmission efficiency between the power transmission device and the power receiving device at all times.
また、蓄電装置への充電が進行して蓄電装置さらには受電装置の抵抗値が増大すると、給
電と同時に行われる送電装置及び受電装置間での通信において、通信に用いられる変調信
号の変調度が変化する。変調信号の変調度が変化し、信号として読み取り不可能な状態に
なった場合、送電装置及び受電装置間での通信は不可能となる。よって、蓄電装置への充
電が進行して受電装置の抵抗値が増大すると、通信の不安定さが増大してしまう。しかし
ながら、蓄電装置に流れる電流値及び蓄電装置にかかる電圧値に基づき、通信制御部に設
けられた受動素子のうち最適なものを接続することにより、送電装置及び受電装置間の変
調信号の変調度が常に最良の状態を維持することができる。これにより、送電装置及び受
電装置間での通信を安定化させることが可能である。
Further, when the charging of the power storage device progresses and the resistance value of the power storage device and the power receiving device increases, the degree of modulation of the modulated signal used for communication in the communication between the power transmitting device and the power receiving device performed at the same time as the power supply is increased. Change. When the degree of modulation of the modulated signal changes and the signal becomes unreadable, communication between the power transmitting device and the power receiving device becomes impossible. Therefore, as the charging of the power storage device progresses and the resistance value of the power receiving device increases, the instability of communication increases. However, by connecting the optimum passive element provided in the communication control unit based on the current value flowing through the power storage device and the voltage value applied to the power storage device, the degree of modulation of the modulated signal between the power transmission device and the power reception device is high. Can always maintain the best condition. Thereby, it is possible to stabilize the communication between the power transmitting device and the power receiving device.
開示される発明の一様態において、当該受動素子は、コンデンサ、コイル、及び抵抗のい
ずれか一であることを特徴とする。
In the uniformity of the disclosed invention, the passive element is one of a capacitor, a coil, and a resistor.
開示される発明の一様態において、当該複数のスイッチは、それぞれトランジスタである
ことを特徴とする。
In the uniform aspect of the disclosed invention, the plurality of switches are characterized by being transistors, respectively.
開示される発明の一様態により、蓄電装置への給電における電力伝送効率の減少を抑制可
能な給電システムを得ることができる。
According to the uniformity of the disclosed invention, it is possible to obtain a power supply system capable of suppressing a decrease in power transmission efficiency in power supply to the power storage device.
また開示される発明の一様態により、給電と同時に行われる通信の安定性を確保可能な給
電システムを得ることができる。
Further, according to the uniform state of the disclosed invention, it is possible to obtain a power supply system capable of ensuring the stability of communication performed at the same time as power supply.
以下、本明細書に開示された発明の実施の態様について、図面を参照して説明する。但し
、本明細書に開示された発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本明細書
に開示された発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変
更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限
定して解釈されるものではない。なお、以下に示す図面において、同一部分又は同様な機
能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Hereinafter, embodiments of the invention disclosed in the present specification will be described with reference to the drawings. However, the invention disclosed in the present specification can be carried out in many different modes, and its form and details are variously changed without departing from the spirit and scope of the invention disclosed in the present specification. What can be done is easily understood by those skilled in the art. Therefore, the interpretation is not limited to the description of the present embodiment. In the drawings shown below, the same parts or parts having similar functions are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.
なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、説明を分かりやすくす
るために、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示す
る発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
The positions, sizes, ranges, etc. of each configuration shown in the drawings and the like may not represent the actual positions, sizes, ranges, etc., in order to make the explanation easier to understand. Therefore, the disclosed invention is not necessarily limited to the position, size, range, etc. disclosed in the drawings and the like.
なお、本明細書等における「第1」、「第2」、「第3」などの序数は、構成要素の混同
を避けるために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
It should be noted that the ordinal numbers such as "first", "second", and "third" in the present specification and the like are added to avoid confusion of the components, and are not limited numerically. do.
<給電システムの構成>
図1は、無線通信機能を組み込んだ給電システムの回路図である。図1に示す給電システ
ムは、送電装置100及び受電装置110を有する。
<Structure of power supply system>
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply system incorporating a wireless communication function. The power supply system shown in FIG. 1 includes a
図1に示す給電システムでは、送電装置100で発生させる電磁波に振幅変調をかけ、当
該振幅変調をかけた電磁波(変調信号)を用いて送電装置100及び受電装置110間で
無線通信を行う。なお、送電装置100から受電装置110へ送信される変調信号を送信
信号とする。また受電装置110から送電装置100へ送信される変調信号を返信信号と
する。
In the power feeding system shown in FIG. 1, the electromagnetic wave generated by the
送電装置100は、交流電力を生成する交流電源101、第1の電磁誘導コイル102、
第1の共鳴コイル103、第1のコンデンサ104を有している。
The
It has a
また受電装置110は、第2のコンデンサ111、第2の共鳴コイル112、及び第2の
電磁誘導コイル113を有するアンテナ部114を有している。また受電装置110は、
整流回路115、平滑化回路116、電流検出回路117、電圧検出回路118、及び蓄
電装置119を有する充電回路部130を有している。さらに受電装置110は、制御回
路121、信号受信回路122、及び調整回路126を有する通信制御部120を有して
いる。調整回路126は、第1のスイッチであるトランジスタ124_1、第1の受動素
子であるコンデンサ125_1、第2のスイッチであるトランジスタ124_2、第2の
受動素子であるコイル125_2、第n−1のスイッチであるトランジスタ124_n−
1、第n−1の受動素子である抵抗125_n−1、第nのスイッチであるトランジスタ
124_n、第nの受動素子である抵抗125_nを有している。
Further, the
It has a charging
It has a resistor 125_n-1, which is a first n-1 passive element, a transistor 124_n, which is an nth switch, and a resistor 125_n, which is an nth passive element.
なお、nは2以上の自然数である。また本実施の形態では、第1の受動素子としてコンデ
ンサ125_1、第2の受動素子としてコイル125_2、第n−1の受動素子として抵
抗125_n−1、第nの受動素子として抵抗125_nを用いたが、第1の受動素子乃
至第nの受動素子それぞれは、コンデンサ、コイル、抵抗のいずれか一を用いればよく、
図1で示す第1の受動素子、第2の受動素子、第n−1の受動素子、第nの受動素子は、
あくまで一例である。第1の受動素子乃至第nの受動素子それぞれとしてどのような受動
素子を用いるか、また受動素子の数(nの数)の決定方法の詳細については後述する。
Note that n is a natural number of 2 or more. Further, in the present embodiment, a capacitor 125_1 is used as the first passive element, a coil 125_2 is used as the second passive element, a resistor 125_n-1 is used as the n-1 passive element, and a resistor 125_n is used as the nth passive element. , Each of the first passive element to the nth passive element may use any one of a capacitor, a coil, and a resistor.
The first passive element, the second passive element, the n-1 passive element, and the nth passive element shown in FIG. 1 are
It is just an example. The details of what kind of passive element is used as each of the first passive element to the nth passive element and the method of determining the number of passive elements (the number of n) will be described later.
交流電源101は、所定の周波数の交流電力を生成する電源である。交流電源101の第
1の端子及び第2の端子は、第1の電磁誘導コイル102の一方の端子及び他方の端子に
それぞれ電気的に接続されている。
The
ここで「電気的に接続」とは直接電気的に接続されることの他、間接的に電気的に接続さ
れることも含む。従って、交流電源101の第1の端子及び第2の端子は、第1の電磁誘
導コイル102の一方の端子及び他方の端子にそれぞれ直接電気的に接続されることの他
、交流電源101の第1の端子及び第2の端子は、別の電極や配線を介して、第1の電磁
誘導コイル102の一方の端子及び他方の端子にそれぞれ電気的に接続されることも含む
。
Here, "electrically connected" includes not only direct electrical connection but also indirect electrical connection. Therefore, the first terminal and the second terminal of the
第1の共鳴コイル103の一方の端子及び他方の端子は、第1のコンデンサ104の一方
の端子及び他方の端子にそれぞれ電気的に接続されている。
One terminal and the other terminal of the
交流電源101から第1の共鳴コイル103への給電は、第1の電磁誘導コイル102を
介して電磁結合方式を用いて行われる。
The power supply from the
送電装置100の第1の電磁誘導コイル102、及び後述する受電装置110の第2の電
磁誘導コイル113は、例えば1ループ程度に巻かれたコイルであり、送電装置100の
第1の共鳴コイル103、及び後述する受電装置110の第2の共鳴コイル112は、例
えば数ループ程度に巻かれたコイルである。
The first
送電装置100の第1の共鳴コイル103、及び後述する受電装置110の第2の共鳴コ
イル112は、両端が開放されたコイルである。当該第1の共鳴コイル103及び第2の
共鳴コイル112は、浮遊容量によるコンデンサを有する。これによって、当該第1の共
鳴コイル103及び第2の共鳴コイル112は、LC共振回路となる。なお、コンデンサ
は浮遊容量方式に限らず、コイルの両端にコンデンサを電気的に接続してLC共振回路を
実現してもよい。
The
送電装置100の第1の共鳴コイル103及び受電装置110の第2の共鳴コイル112
は、特定の周波数で磁界共鳴現象が発現するよう、それぞれの共振周波数(LC共振)が
一致するよう設定されている。
The
Is set so that the respective resonance frequencies (LC resonance) match so that the magnetic field resonance phenomenon appears at a specific frequency.
これら送電装置100の第1の共鳴コイル103及び受電装置110の第2の共鳴コイル
112が対向し、磁界共鳴現象を起こすことにより、当該共鳴コイル間距離が離れている
状態でも、効率の良い電力伝送が実現できる。
The
なおコイルを用いた電力伝送技術において、高い伝送効率を示す指標となるパラメータと
してk×Qがある(kは結合係数、Qは共鳴コイルのQ値)。結合係数kは、給電側の共
鳴コイルと受電側の共鳴コイルとの結合の度合いを示す係数である。またQ値は、共振回
路の共振のピークの鋭さを表す値である。磁界共鳴方式の給電技術では、高い伝送効率を
実現するため、当該第1の共鳴コイル103及び共第2の共鳴コイル112として、Q値
が非常に高く設定された共鳴コイル(例えば、Qは100より大きい(k×Qが1より大
きい))を用いることが好ましい。
In the power transmission technology using a coil, there is k × Q as an index parameter indicating high transmission efficiency (k is a coupling coefficient, Q is a Q value of a resonance coil). The coupling coefficient k is a coefficient indicating the degree of coupling between the resonance coil on the power feeding side and the resonance coil on the power receiving side. The Q value is a value representing the sharpness of the resonance peak of the resonance circuit. In the magnetic field resonance type power feeding technology, in order to realize high transmission efficiency, the
受電装置110において、第2の共鳴コイル112の一方の端子及び他方の端子は、第2
のコンデンサ111の一方の端子及び他方の端子にそれぞれ電気的に接続されている。
In the
It is electrically connected to one terminal and the other terminal of the capacitor 111 of the above.
なお図1において、送電装置100は、第1の電磁誘導コイル102、第1の共鳴コイル
103、及び第1のコンデンサ104(送電素子とする)、並びに、受電装置110は、
第2の電磁誘導コイル113、第2の共鳴コイル112、及び第2のコンデンサ111(
受電素子とする)を有しているが、これに限定されない。当該送電素子及び当該受電素子
は、それぞれ、ヘリカルアンテナを用いた磁界型の素子や、メアンダラインアンテナを用
いた電界型の素子を用いてもよい。
In FIG. 1, the
The second
It has a power receiving element), but is not limited to this. As the power transmitting element and the power receiving element, a magnetic field type element using a helical antenna or an electric field type element using a meander line antenna may be used, respectively.
第2の電磁誘導コイル113の一方の端子は、整流回路115の第1の端子、及び通信制
御部120の第1の端子に電気的に接続されている。第2の電磁誘導コイル113の他方
の端子は、整流回路115の第2の端子、及び通信制御部120の第2の端子に電気的に
接続されている。
One terminal of the second
整流回路115は、交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換器(AC−DCコンバ
ータ)として機能する。本実施の形態の整流回路115として、例えば、4つのダイオー
ドから構成される整流ブリッジを用いる。整流回路115の第1の端子は、第2の電磁誘
導コイル113の一方の端子、及び通信制御部120の第1の端子に電気的に接続されて
いる。整流回路115の第2の端子は、第2の電磁誘導コイル113の他方の端子、及び
通信制御部120の第2の端子に電気的に接続されている。整流回路115の第3の端子
は、平滑化回路116の第1の端子、及び電流検出回路117の第1の端子に電気的に接
続されている。整流回路115の第4の端子は、接地されている。
The
平滑化回路116は、整流回路115から出力された直流電力を蓄え、かつ放出すること
により、直流電力を平滑化する機能を有する。平滑化回路116として、本実施の形態で
はコンデンサを用いる。平滑化回路116の第1の端子は、整流回路115の第3の端子
、及び電流検出回路117の第1の端子に電気的に接続されている。平滑化回路116の
第2の端子は、接地されている。なお平滑化回路116は、必要がなければ設けない構成
にすることも可能である。
The smoothing
電流検出回路117は、蓄電装置119に流れる電流値を検出する回路である。電流検出
回路117の第1の端子は、整流回路115の第3の端子、及び平滑化回路116の第1
の端子に電気的に接続されている。電流検出回路117の第2の端子は、電圧検出回路1
18の第1の端子、及び蓄電装置119の正極に電気的に接続されている。電流検出回路
117の第3の端子は、通信制御部120の第3の端子に電気的に接続されており、蓄電
装置119に流れる電流値の情報(信号)を通信制御部120に入力する。
The
It is electrically connected to the terminal of. The second terminal of the
It is electrically connected to the first terminal of 18 and the positive electrode of the
電圧検出回路118は、蓄電装置119にかかる電圧値を検出する回路である。電圧検出
回路118の第1の端子は、電流検出回路117の第2の端子、及び蓄電装置119の正
極に電気的に接続されている。電圧検出回路118の第2の端子は、蓄電装置119の負
極に電気的に接続されており、接地されている。電圧検出回路118の第3の端子は、通
信制御部120の第4の端子に電気的に接続されており、蓄電装置119にかかる電圧値
の情報(信号)を通信制御部120に入力する。
The
蓄電装置119の正極は、電流検出回路117の第2の端子、及び電圧検出回路118の
第1の端子に電気的に接続されている。蓄電装置119の負極は、電圧検出回路118の
第2の端子に電気的に接続されており、接地されている。
The positive electrode of the
上述のように、通信制御部120は、制御回路121、信号受信回路122、及び調整回
路126を有している。
As described above, the
制御回路121は、送電装置100から送信される送信信号を処理及び解析する機能や、
受電装置110の情報を有する返信信号を生成する機能を有する。さらに制御回路121
は、電流検出回路117にて検出された蓄電装置119に流れる電流値の情報(信号)及
び電圧検出回路118にて検出された蓄電装置119にかかる電圧値の情報(信号)が入
力され、当該電流値の情報及び電圧値の情報を基に、第1のスイッチ乃至第nのスイッチ
のオン状態及びオフ状態を制御する選択信号を生成する機能を有する。当該選択信号に基
づいて、第1のスイッチ乃至第nのスイッチはオン状態又はオフ状態となり、第1のスイ
ッチ乃至第nのスイッチに接続されている受動素子のうち、オン状態となるスイッチに接
続されている受動素子が電気的に機能する。
The
It has a function of generating a reply signal having information of the
Is input with information (signal) of the current value flowing through the
制御回路121の第1の端子は、通信制御部120の第1の端子であり、トランジスタ1
24_1のソース又はドレインの一方、トランジスタ124_2のソース又はドレインの
一方、トランジスタ124_n−1のソース又はドレインの一方、及びトランジスタ12
4_nのソース又はドレインの一方に電気的に接続されている。制御回路121の第2の
端子は、通信制御部120の第2の端子であり、信号受信回路122の第1の端子、コン
デンサ125_1の一方の端子、コイル125_2の一方の端子、抵抗125_n−1の
一方の端子、及び抵抗125_nの一方の端子に電気的に接続されている。制御回路12
1の第3の端子は、通信制御部120の第3の端子であり、電流検出回路117の第3の
端子に電気的に接続されている。制御回路121の第4の端子は、通信制御部120の第
4の端子であり、電圧検出回路118の第3の端子に電気的に接続されている。制御回路
121の第5の端子は、トランジスタ124_1のゲート、トランジスタ124_2のゲ
ート、トランジスタ124_n−1のゲート、及びトランジスタ124_nのゲートに電
気的に接続されている。制御回路121の第6の端子は、信号受信回路122の第2の端
子に電気的に接続されている。
The first terminal of the
One of the source or drain of 24_1, one of the source or drain of transistor 124_2, one of the source or drain of transistor 124_n-1, and transistor 12
It is electrically connected to either the source or drain of 4_n. The second terminal of the
The third terminal of 1 is the third terminal of the
信号受信回路122は、デコーダともいい、受信した送信信号を、制御回路121が解析
できるように信号を整形する。また信号受信回路122は、ノイズ等の除去を行う機能を
有する。信号受信回路122の第1の端子は、制御回路121の第2の端子、コンデンサ
125_1の一方の端子、コイル125_2の一方の端子、抵抗125_n−1の一方の
端子、及び抵抗125_nの一方の端子に電気的に接続されている。信号受信回路122
の第2の端子は、制御回路121の第6の端子に電気的に接続されている。
The
The second terminal is electrically connected to the sixth terminal of the
第1のスイッチであるトランジスタ124_1のソース又はドレインの一方は、制御回路
121の第1の端子、トランジスタ124_2のソース又はドレインの一方、トランジス
タ124_n−1のソース又はドレインの一方、及びトランジスタ124_nのソース又
はドレインの一方に電気的に接続されている。トランジスタ124_1のソース又はドレ
インの他方は、コンデンサ125_1の他方の端子に電気的に接続されている。トランジ
スタ124_1のゲートは、制御回路121の第5の端子、トランジスタ124_2のゲ
ート、トランジスタ124_n−1のゲート、及びトランジスタ124_nのゲートに電
気的に接続されている。
One of the source or drain of the transistor 124_1, which is the first switch, is the first terminal of the
第1の受動素子であるコンデンサ125_1の一方の端子は、制御回路121の第2の端
子、信号受信回路122の第1の端子、コイル125_2の一方の端子、抵抗125_n
−1の一方の端子、及び抵抗125_nの一方の端子に電気的に接続されている。コンデ
ンサ125_1の他方の端子は、トランジスタ124_1のソース又はドレインの他方に
電気的に接続されている。
One terminal of the capacitor 125_1, which is the first passive element, is a second terminal of the
It is electrically connected to one terminal of -1 and one terminal of a resistor 125_n. The other terminal of the capacitor 125_1 is electrically connected to the other of the source or drain of the transistor 124_1.
第2のスイッチであるトランジスタ124_2のソース又はドレインの一方は、制御回路
121の第1の端子、トランジスタ124_1のソース又はドレインの一方、トランジス
タ124_n−1のソース又はドレインの一方、及びトランジスタ124_nのソース又
はドレインの一方に電気的に接続されている。トランジスタ124_2のソース又はドレ
インの他方は、コイル125_2の他方の端子に電気的に接続されている。トランジスタ
124_2のゲートは、制御回路121の第5の端子、トランジスタ124_1のゲート
、トランジスタ124_n−1のゲート、及びトランジスタ124_nのゲートに電気的
に接続されている。
One of the source or drain of the transistor 124_2, which is the second switch, is the first terminal of the
第2の受動素子であるコイル125_2の一方の端子は、制御回路121の第2の端子、
信号受信回路122の第1の端子、コンデンサ125_1の一方の端子、抵抗125_n
−1の一方の端子、及び抵抗125_nの一方の端子に電気的に接続されている。コイル
125_2の他方の端子は、トランジスタ124_2のソース又はドレインの他方に電気
的に接続されている。
One terminal of the coil 125_2, which is the second passive element, is a second terminal of the
First terminal of
It is electrically connected to one terminal of -1 and one terminal of a resistor 125_n. The other terminal of coil 125_2 is electrically connected to the other of the source or drain of transistor 124_2.
第n−1のスイッチであるトランジスタ124_n−1のソース又はドレインの一方は、
制御回路121の第1の端子、トランジスタ124_1のソース又はドレインの一方、ト
ランジスタ124_2のソース又はドレインの一方、及びトランジスタ124_nのソー
ス又はドレインの一方に電気的に接続されている。トランジスタ124_n−1のソース
又はドレインの他方は、抵抗125_n−1の他方の端子に電気的に接続されている。ト
ランジスタ124_n−1のゲートは、制御回路121の第5の端子、トランジスタ12
4_1のゲート、トランジスタ124_2のゲート、及びトランジスタ124_nのゲー
トに電気的に接続されている。
One of the source and drain of transistor 124_n-1, which is the n-1th switch,
It is electrically connected to the first terminal of the
It is electrically connected to the gate of 4-1, the gate of transistor 124_2, and the gate of transistor 124_n.
第n−1の受動素子である抵抗125_n−1の一方の端子は、制御回路121の第2の
端子、信号受信回路122の第1の端子、コンデンサ125_1の一方の端子、コイル1
25_2の一方の端子、及び抵抗125_nの一方の端子に電気的に接続されている。抵
抗125_n−1の他方の端子は、トランジスタ124_n−1のソース又はドレインの
他方に電気的に接続されている。
One terminal of the resistor 125_n-1, which is the passive element of the n-1, is a second terminal of the
It is electrically connected to one terminal of 25_2 and one terminal of a resistor 125_n. The other terminal of resistor 125_n-1 is electrically connected to the other of the source or drain of transistor 124_n-1.
第nのスイッチであるトランジスタ124_nのソース又はドレインの一方は、制御回路
121の第1の端子、トランジスタ124_1のソース又はドレインの一方、トランジス
タ124_2のソース又はドレインの一方、及びトランジスタ124_n−1のソース又
はドレインの一方に電気的に接続されている。トランジスタ124_nのソース又はドレ
インの他方は、抵抗125_nの他方の端子に電気的に接続されている。トランジスタ1
24_n−1のゲートは、制御回路121の第5の端子、トランジスタ124_1のゲー
ト、トランジスタ124_2のゲート、及びトランジスタ124_nのゲートに電気的に
接続されている。
One of the source or drain of the transistor 124_n, which is the nth switch, is the first terminal of the
The gate of 24_n-1 is electrically connected to the fifth terminal of the
第nの受動素子である抵抗125_nの一方の端子は、制御回路121の第2の端子、信
号受信回路122の第1の端子、コンデンサ125_1の一方の端子、コイル125_2
の一方の端子、及び抵抗125_n−1の一方の端子に電気的に接続されている。抵抗1
25_nの他方の端子は、トランジスタ124_nのソース又はドレインの他方に電気的
に接続されている。
One terminal of the resistor 125_n, which is the nth passive element, is a second terminal of the
It is electrically connected to one terminal and one terminal of the resistor 125_n-1.
The other terminal of 25_n is electrically connected to the other of the source or drain of transistor 124_n.
なお上述のように、第1の受動素子乃至第nの受動素子それぞれは、コンデンサ、コイル
、抵抗のいずれか一を用いればよく、図1で示す第1の受動素子、第2の受動素子、第n
−1の受動素子、第nの受動素子は、あくまで一例である。調整回路126に設けられた
第1の受動素子乃至第nの受動素子のうち、どの受動素子を用いるか、すなわち、どの受
動素子に接続されたスイッチをオン状態にするかは、充電が進行するにつれて増大する受
電装置110の蓄電装置119の抵抗値の情報(信号)に基づき、送電装置100及び受
電装置110間の電力伝送効率及び変調信号の変調度が最良となるように決定する。なお
蓄電装置119の抵抗値の情報(信号)は、蓄電装置119に流れる電流値の情報(信号
)及び蓄電装置119にかかる電圧値の情報(信号)から計算される。制御回路121は
、蓄電装置119の抵抗値の情報(信号)に基づいて、蓄電装置119への充電が進行す
ると同時に、いずれのスイッチをオン状態又はオフ状態とし、いずれの受動素子を用いる
かを決定する。
As described above, each of the first passive element to the nth passive element may use any one of a capacitor, a coil, and a resistor, and the first passive element and the second passive element shown in FIG. 1 may be used. Nth nth
The passive element of -1 and the passive element of the nth are merely examples. Charging proceeds depending on which passive element is used from the first passive element to the nth passive element provided in the
以上により、送電装置及び受電装置間の電力伝送効率が常に最良の状態を維持することが
できる。よって、蓄電装置への給電における電力伝送効率の減少を抑制可能な給電システ
ムを得ることができる。
As described above, the power transmission efficiency between the power transmission device and the power receiving device can always be maintained in the best state. Therefore, it is possible to obtain a power supply system capable of suppressing a decrease in power transmission efficiency in power supply to the power storage device.
また送電装置及び受電装置間の通信に用いられる変調信号の変調度が常に最良の状態を維
持することができる。よって、給電と同時に行われる通信の安定性を確保可能な給電シス
テムを得ることができる。
Further, the degree of modulation of the modulated signal used for communication between the power transmitting device and the power receiving device can always be maintained in the best state. Therefore, it is possible to obtain a power supply system capable of ensuring the stability of communication performed at the same time as power supply.
<動作を示すフローチャート>
図2は、本実施の形態の給電システムの動作を示すフローチャートである。
<Flowchart showing operation>
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the power supply system of the present embodiment.
まず、送電装置100が交流電力を送電及び送信信号を送信する(S101)。交流電力
及び送信信号は、第1の電磁誘導コイル102から第1の共鳴コイル103へ電磁結合に
て伝送される。第1の共鳴コイル103及び第1のコンデンサ104、並びに、第2の共
鳴コイル112及び第2のコンデンサ111は、それぞれの共振周波数(LC共振)が同
じになるよう調整されている。これにより第1の共鳴コイル103及び第2の共鳴コイル
112との間で特定の周波数で磁界共鳴現象が発現し、受電装置110が交流電力を受電
及び送信信号を受信することができる(S102)。
First, the
受電した交流電力を充電回路部130へ入力し、受信した送信信号を通信制御部120へ
入力する(S103)。
The received AC power is input to the charging
充電回路部130では、入力された交流電力が整流回路115にて整流され、交流電力か
ら直流電力に変換される(S104)。
In the
得られた直流電力が蓄電装置119に入力される際に、蓄電装置119を流れる電流値が
電流検出回路117により、蓄電装置119にかかる電圧値が電圧検出回路118により
検出される(S105)。得られた電流値及び電圧値の情報(信号)は、それぞれ通信制
御部120の制御回路121に入力される。また、当該直流電力により蓄電装置119が
充電される(S106)。
When the obtained DC power is input to the
またステップS103の後、通信制御部120へ入力された送信信号は、信号受信回路1
22へ入力される(S111)。信号受信回路122では、送信信号を制御回路121が
解析できるように送信信号を整形する。
Further, after step S103, the transmission signal input to the
It is input to 22 (S111). The
信号受信回路122にて整形された送信信号は制御回路121へ入力され、制御回路12
1にて解析される(S112)。
The transmission signal shaped by the
It is analyzed in 1 (S112).
ステップS105にて検出された電流値及び電圧値の情報(信号)が、制御回路121へ
入力される。入力された情報(信号)を基に、制御回路121が第1の受動素子乃至第n
の受動素子のいずれを用いれば、送電装置100及び受電装置110間の最良の電力伝送
効率及び変調信号(送信信号及び返信信号)の最良の変調度が得られるかを決定する(S
113)。
The current value and voltage value information (signal) detected in step S105 is input to the
It is determined which of the passive elements of the above is used to obtain the best power transmission efficiency between the
113).
ステップS113での決定に基づき、制御回路121がいずれのスイッチをオン状態又は
オフ状態にするかを決定する選択信号を生成し、当該選択信号により第1の受動素子乃至
第nの受動素子に接続されているスイッチのオン状態及びオフ状態を切り替える(S11
4)。これにより、最良の電力伝送効率及び最良の変調度となるように、受電装置110
の抵抗値が変化する。
Based on the determination in step S113, the
4). As a result, the
The resistance value of is changed.
ステップS114により、最良の変調度となった返信信号が受電装置110から送電装置
100へ送信される(S115)。
In step S114, the reply signal having the highest modulation degree is transmitted from the
当該返信信号を受信した送電装置100は、受信した返信信号に基づいて、新たな送信信
号を受電装置110へ送信する。
The
以上により、本実施の形態の給電システムでは、蓄電装置119への充電の進行と共に、
受電装置110の抵抗値が上昇しても、常に最良の伝送効率で交流電力を伝送し、かつ最
良な変調度の変調信号で通信を行うことが可能である。
As described above, in the power supply system of the present embodiment, as the charging of the
Even if the resistance value of the
以上本実施の形態により、蓄電装置への給電における電力伝送効率の減少を抑制しかつ、
給電と同時に行われる通信の安定性を確保することができる。
As described above, according to the present embodiment, the decrease in the power transmission efficiency in the power supply to the power storage device is suppressed, and the decrease in the power transmission efficiency is suppressed.
It is possible to ensure the stability of communication performed at the same time as power supply.
本実施例では、開示される発明の一様態の給電システムにて行った測定の結果について説
明する。
In this embodiment, the result of the measurement performed by the uniform power feeding system of the disclosed invention will be described.
<給電システムの構成>
図3に本実施例で用いた給電システムの構成を示す。図3に示す給電システムは、送電装
置100及び受電装置140を有している。なお図3に示す送電装置100及び図1に示
す送電装置100は同様であるため、その説明は実施の形態1の説明を援用する。
<Structure of power supply system>
FIG. 3 shows the configuration of the power supply system used in this embodiment. The power supply system shown in FIG. 3 has a
図3に示す受電装置140は、アンテナ部114、負荷部142、及び通信制御部141
を有している。負荷部142は、整流回路115、平滑化回路116、電流検出回路11
7、電圧検出回路118、負荷129を有している。通信制御部141は、抵抗131、
スイッチ132、ダイオード133、及び制御回路135を有している。また、スイッチ
132の第1の端子及び制御回路135は配線134で接続されている。
The
have. The
7. It has a
It has a
受電装置140のアンテナ部114、整流回路115、平滑化回路116、電流検出回路
117、及び電圧検出回路118は実施の形態1と同様のため、その説明は実施の形態1
の説明を援用する。
Since the
Incorporate the explanation of.
受電装置140の負荷129は、図1の蓄電装置119の代わりに設けられている。また
受電装置140の抵抗131は、図1の調整回路126の代わりに設けられている。本実
施例では、調整回路126中のトランジスタ124_1乃至トランジスタ124_nのオ
ン状態及びオフ状態を切り替える代わりに、抵抗131の抵抗値を変化させることにより
、変調信号の変調度を調整した。また比較として、抵抗131の抵抗値を変化させず、変
調信号の変調度を調整しないものについても測定を行った。以上の条件で、電力伝送効率
及び通信成功確率との関係を調べた。
The
負荷129に流れる電流値は、電流検出回路117によって検出される。また負荷129
にかかる電圧値は、電圧検出回路118によって検出される。当該検出された電流値及び
電圧値は、制御回路135に入力される。抵抗131の第1の端子は、通信制御部141
の第1の端子であり、第2の電磁誘導コイル113の一方の端子、整流回路115の第1
の端子、及びダイオード133の入力端子に電気的に接続されている。抵抗131の第2
の端子は、スイッチ132の第2の端子に電気的に接続されている。
The current value flowing through the
The voltage value applied to is detected by the
The first terminal of the
Is electrically connected to the terminal of the diode and the input terminal of the
Terminal is electrically connected to the second terminal of the
スイッチ132は、第1の端子に入力される制御回路135からの信号に基づき、第2の
端子及び第3の端子の電気的接続及び非接続を制御する。スイッチ132の第1の端子は
、配線134を介して制御回路135の第2の端子に電気的に接続されている。なお、配
線134の電位を電位Vcとする(詳細は後述)。スイッチ132の第2の端子は、抵抗
131の第2の端子に電気的に接続されている。スイッチ132の第3の端子は、通信制
御部141の第2の端子であり、第2の電磁誘導コイル113の他方の端子、及び整流回
路115の第2の端子に電気的に接続されている。
The
ダイオード133の入力端子は、抵抗131の第1の端子に電気的に接続されている。ダ
イオード133の出力端子は、制御回路135の第1の端子に電気的に接続されている。
The input terminal of the
制御回路135は、送電装置100から送信される送信信号を処理及び解析する機能や、
受電装置140の情報を有する返信信号を生成する機能や、抵抗131の抵抗値を制御す
る機能や、配線134を介してスイッチ132の第1の端子に印加される電位Vcを制御
する機能を有する。
The
It has a function of generating a reply signal having information of the
制御回路135の第2の端子から出力されるハイレベル電位又はローレベル電位を、配線
134を用いて、スイッチ132の第1の端子に印加する。これにより、制御回路135
の第2の端子から出力される電位がハイレベル電位の場合は、スイッチ132の第2の端
子及び第3の端子が電気的に接続され、制御回路135の第2の端子から出力される電位
がローレベル電位の場合は、スイッチ132の第2の端子及び第3の端子は電気的に接続
されない。
The high level potential or low level potential output from the second terminal of the
When the potential output from the second terminal of the
制御回路135の第1の端子は、ダイオード133の出力端子に電気的に接続されている
。制御回路135の第2の端子は、配線134を介してスイッチ132の第1の端子に電
気的に接続されている。制御回路135の第3の端子には、電流検出回路117からの電
流値の情報(信号)が入力される。制御回路135の第4の端子には、電圧検出回路11
8からの電圧値の情報(信号)が入力される。
The first terminal of the
Information (signal) of the voltage value from 8 is input.
<電力伝送>
図5に、負荷129の抵抗値を、50Ω、100Ω、1000Ω、5000Ωに変化させ
た場合の周波数及び電力伝送効率との関係を示す。図5には、例えば、RFID技術を用
いた無線通信システムの周波数として用いられる13.56MHzにおいて、負荷129
の抵抗値が上がるほど電力伝送効率が下がることが示されている。
<Power transmission>
FIG. 5 shows the relationship between the frequency and the power transmission efficiency when the resistance value of the
It has been shown that the higher the resistance value of, the lower the power transmission efficiency.
図7では、抵抗131の抵抗値を変化させた場合と変化させない場合において、負荷12
9の抵抗値と電力伝送効率との関係を示す。図7において、周波数は13.56MHzで
測定した。なお抵抗131の抵抗値を変化させる場合は、図2のフローチャートに基づき
、負荷129に流れる電流値及び負荷129にかかる電圧値をフィードバックさせて抵抗
131の抵抗値を変化させた。
In FIG. 7, the load 12 is used when the resistance value of the
The relationship between the resistance value of 9 and the power transmission efficiency is shown. In FIG. 7, the frequency was measured at 13.56 MHz. When changing the resistance value of the
図7に示されるように、抵抗131の抵抗値を変化させた場合では、電力伝送効率は90
%以上でほぼ一定である。しかしながら、抵抗131の抵抗値を変化させない場合では、
負荷129の抵抗値が増大するにつれ電力伝送効率は減少し、特に負荷129の抵抗値が
100Ω付近で急激に減少する。このように抵抗131の抵抗値を変化させない場合では
、負荷129の抵抗値が増大するにつれ電力伝送効率は減少する。
As shown in FIG. 7, when the resistance value of the
It is almost constant at% or more. However, when the resistance value of the
As the resistance value of the
本実施例により、抵抗131の抵抗値を変化させ、変調信号の変調度を調整した給電シス
テムでは、電力伝送効率の減少が抑制可能であることが明らかになった。
From this example, it was clarified that the decrease in power transmission efficiency can be suppressed in the power feeding system in which the resistance value of the
<通信>
図4は、抵抗131の抵抗値を変化させた場合の配線134の電位Vcの電圧振幅及び交
流電源101の電位V0の電圧振幅を示す図である。なお図4(A)及び図4(C)にお
いて、縦軸は電位Vcであり、横軸は時間である。また図4(B)及び図4(D)におい
て、縦軸は電位V0であり、横軸は時間である。また図4(A)及び図4(B)は通信成
功時、図4(C)及び図4(D)は通信不成功時の電位Vcの電圧振幅及び電位V0の電
圧振幅を示している。なお図4(A)及び図4(C)に示される電位Vcの電圧振幅は、
いずれも同じものである。電位Vcがハイレベル電位からローレベル電位に変化すると、
電位V0の電圧振幅が小さくなる。逆に、電位Vcがローレベル電位からハイレベル電位
に変化すると、電位V0の電圧振幅が大きくなる。
<Communication>
FIG. 4 is a diagram showing the voltage amplitude of the potential Vc of the
Both are the same. When the potential Vc changes from a high level potential to a low level potential,
The voltage amplitude of the potential V0 becomes smaller. On the contrary, when the potential Vc changes from the low level potential to the high level potential, the voltage amplitude of the potential V0 becomes large.
なお本実施例では、ハイレベル電位を3.3V、及び、ローレベル電位を0Vとした。 In this example, the high level potential was set to 3.3 V and the low level potential was set to 0 V.
図4(B)及び図4(D)に示されるしきい値電位Vtとは、ハイレベル電位かローレベ
ル電位かを決定する基準となる電位である。本実施例では、電圧振幅の極大値がしきい値
電位Vtより大きい場合はハイレベル電位であるとみなし、電圧振幅の極大値がしきい値
電位Vtより小さい場合はローレベル電位であるとみなしている。なお本実施例において
、しきい値電位Vtの値は、電位V0のノイズの電圧の振幅を考慮して決定される。
The threshold potential Vt shown in FIGS. 4 (B) and 4 (D) is a reference potential for determining whether the potential is a high level potential or a low level potential. In this embodiment, when the maximum value of the voltage amplitude is larger than the threshold potential Vt, it is regarded as a high level potential, and when the maximum value of the voltage amplitude is smaller than the threshold potential Vt, it is regarded as a low level potential. ing. In this embodiment, the value of the threshold potential Vt is determined in consideration of the voltage amplitude of the noise at the potential V0.
図4(B)に示されるように、通信成功時では、電位Vcのハイレベル電位からローレベ
ル電位への変化、又は電位Vcのローレベル電位からハイレベル電位への変化に対応する
電位V0の電圧振幅に、充分な差が見られる。このように電位V0の電圧振幅に充分な差
が存在する場合は、変調信号の授受を行うことができる。
As shown in FIG. 4B, at the time of successful communication, the potential V0 corresponding to the change of the potential Vc from the high level potential to the low level potential or the change of the potential Vc from the low level potential to the high level potential. There is a sufficient difference in voltage amplitude. When there is a sufficient difference in the voltage amplitude of the potential V0 as described above, the modulation signal can be exchanged.
一方、図4(D)に示されるように、電位Vcがハイレベル電位からローレベル電位へ変
化、又は電位Vcがローレベル電位からハイレベル電位へ変化しても、通信不成功時では
、電位V0の電圧振幅には充分な差が見られない。すなわち、図4(D)に示される電位
V0の電圧振幅では、常にハイレベル電位とみなされ、この電圧振幅では信号が伝達でき
ない。よって、図4(D)に示される電位V0が得られる場合は、通信は不可能である。
On the other hand, as shown in FIG. 4 (D), even if the potential Vc changes from a high level potential to a low level potential or the potential Vc changes from a low level potential to a high level potential, the potential is not successful when communication is unsuccessful. There is no sufficient difference in the voltage amplitude of V0. That is, the voltage amplitude of the potential V0 shown in FIG. 4 (D) is always regarded as a high level potential, and no signal can be transmitted at this voltage amplitude. Therefore, when the potential V0 shown in FIG. 4D can be obtained, communication is impossible.
また図6では、抵抗131の抵抗値を変化させた場合と変化させない場合において、負荷
129の抵抗値と通信成功確率との関係を示す。図6においても、周波数は13.56M
Hzで測定した。
Further, FIG. 6 shows the relationship between the resistance value of the
Measured in Hz.
なお本実施例では、送電装置100から受電装置140へ変調信号(送信信号)を送信、
受電装置140が当該送信された変調信号を受信、受電装置140が当該受信した変調信
号に対する変調信号(返信信号)を送電装置100に返信する動作を1回とし、当該動作
を50回行った。図6における通信成功確率とは、当該動作50回のうち通信が成功した
回数を割合にしたものである。
In this embodiment, a modulation signal (transmission signal) is transmitted from the
The
図6に示されるように、抵抗131の抵抗値を変化させた場合では、通信成功確率は90
%以上でほぼ一定である。しかしながら、抵抗131の抵抗値を変化させない場合では、
負荷129の抵抗値が増大するにつれ通信成功確率は減少し、負荷129の抵抗値が30
Ωの時に通信成功確率は0%となってしまう。つまり、抵抗131の抵抗値を変化させな
い場合において、負荷129の抵抗値が30Ω以上では、送電装置100及び受電装置1
40間の通信は不可能である。
As shown in FIG. 6, when the resistance value of the
It is almost constant at% or more. However, when the resistance value of the
As the resistance value of
When it is Ω, the communication success probability becomes 0%. That is, when the resistance value of the
Communication between 40 is impossible.
以上本実施例により、負荷129が増大した場合においても、抵抗131の抵抗値を変化
させれば、電力伝送効率の減少が抑制可能であることが明らかになった。
As described above, according to this embodiment, it has been clarified that even when the
また本実施例により、負荷129が増大した場合においても、抵抗131の抵抗値を変化
させ、変調信号の変調度を調整すれば、通信の安定性を確保できることが明らかになった
。
Further, according to this embodiment, it has been clarified that even when the
100 送電装置
101 交流電源
102 第1の電磁誘導コイル
103 第1の共鳴コイル
104 第1のコンデンサ
110 受電装置
111 第2のコンデンサ
112 第2の共鳴コイル
113 第2の電磁誘導コイル
114 アンテナ部
115 整流回路
116 平滑化回路
117 電流検出回路
118 電圧検出回路
119 蓄電装置
120 通信制御部
121 制御回路
122 信号受信回路
124_1 トランジスタ
124_2 トランジスタ
124_n−1 トランジスタ
124_n トランジスタ
125_1 コンデンサ
125_2 コイル
125_n−1 抵抗
125_n 抵抗
126 調整回路
129 負荷
130 充電回路部
131 抵抗
132 スイッチ
133 ダイオード
134 配線
135 制御回路
140 受電装置
141 通信制御部
142 負荷部
100
Claims (3)
前記アンテナ部により受電した交流電力が入力される充電回路部と、
前記アンテナ部と前記充電回路部の間に設けられた通信制御部と、を有し、
前記充電回路部は、
前記交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
変換された前記直流電力により充電される蓄電装置と、
前記蓄電装置に流れる電流値を検出する電流検出回路と、
前記蓄電装置にかかる電圧値を検出する電圧検出回路と、を有し、
前記通信制御部は、
調整回路と、制御回路と、を有し、
前記調整回路は、
複数の受動素子と、
前記受動素子と直列に接続されたスイッチと、を有し、
前記複数の受動素子は、前記電磁誘導コイルに並列に電気的に接続され、
前記制御回路は、前記電流検出回路で検出された電流値の情報及び前記電圧検出回路で検出された電圧値の情報を基に、前記充電の効率が最良となるよう前記スイッチのオンまたはオフを制御する受電装置。 An antenna unit having an electromagnetic induction coil and a resonance coil,
A charging circuit unit to which AC power received by the antenna unit is input, and a charging circuit unit.
It has a communication control unit provided between the antenna unit and the charging circuit unit.
The charging circuit unit
A rectifier circuit that converts AC power into DC power,
A power storage device that is charged by the converted DC power, and
A current detection circuit that detects the value of the current flowing through the power storage device, and
It has a voltage detection circuit for detecting a voltage value applied to the power storage device, and has a voltage detection circuit.
The communication control unit
It has an adjustment circuit and a control circuit,
The adjustment circuit
With multiple passive elements
It has a switch connected in series with the passive element.
The plurality of passive elements are electrically connected in parallel to the electromagnetic induction coil.
The control circuit turns the switch on or off so as to maximize the charging efficiency based on the current value information detected by the current detection circuit and the voltage value information detected by the voltage detection circuit. Power receiving device to control.
前記受動素子は、コンデンサ、コイル、及び抵抗のいずれか一である受電装置。 In claim 1,
The passive element is a power receiving device that is any one of a capacitor, a coil, and a resistor.
前記複数のスイッチは、それぞれトランジスタである受電装置。 In claim 1 or 2,
The plurality of switches are power receiving devices, each of which is a transistor.
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